一种大位移井摩阻扭矩监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钻井施工监测技术领域的一种大位移井摩阻扭矩监测方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着人类对海洋油气勘探开发规模的不断扩大，用海洋钻井平台和人工 岛来钻大位移井数量越来越多，而随着大位移井水平位移的不断增大，摩阻扭矩问题已成 为大位移井最为突出的制约因素，摩阻扭矩的监测和控制是成功钻成一口大位移井的关 键。
[0003] 目前摩阻扭矩的分析仍停留在预测阶段，并且主要用于油气井施工前钻井设备升 级改造的必要性分析和目标研究、油气井施工的可行性分析、技术措施和方案的对比分析 及优选等。对于随钻过程中的摩阻扭矩实时监测尚不成熟。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是鉴于W上分析存在的问题，提供一种随钻过程中的摩阻扭矩实时 监测的大位移井摩阻扭矩监测方法。利用此方法，可W对井眼清洁程度、井眼质量、钻井参 数、底部钻具组合、钻井液性能变化、减摩降扭工具的使用等进行响应分析，进而预防严重 事故的发生，为待钻井眼的施工和后续大位移井的施工提供指导，保证整个大位移井钻井 的成功顺利实施。
[0005] 本发明的总体技术方案是： 首先，建立大位移井摩阻扭矩监测综合力学模型，编制大位移井摩阻扭矩分析程序或 软件； 其次，进行设计轨道剖面条件下的摩阻扭矩模拟分析计算； 根据第二步计算结果，编制不同摩阻系数条件下下放钻具大钩载荷、上提钻具大钩载 荷、空转提离井底大钩载荷的监测路线图和旋转钻进扭矩随井深的路线图； 现场施工过程中，按立柱记录实钻下放钻具大钩载荷、上提钻具大钩载荷、空转提离井 底大钩载荷和旋转钻进扭矩； 最后，将实钻记录下的数据描绘在路线图上，和不同摩阻系统条件下的预测值进行对 比分析。
[0006] 上述大位移井摩阻扭矩监测方法具体采用如下步骤： (1) 建立大位移井摩阻扭矩力学综合模型，编制大位移井摩阻扭矩分析程序或软件； (2) 利用计算程序，进行设计轨道剖面条件下的摩阻扭矩模拟计算分析； (3) 分别编制套管内和裸眼段不同摩阻系数条件下的上提钻具、下放钻具、空转提离井 底的大钩载荷监测路线图和旋转钻进扭矩随井深的路线图； (4) 现场施工过程中，W每个立柱为单元，连续记录每次接立柱上提钻具、下放钻具、空 转提离井底时的大钩载荷和提离井底扭矩；记录不同井深条件下旋转钻进扭矩值； (5) 将所记录的值描绘于（3)中大钩载荷监测路线图和旋转钻进扭矩随井深的路线图 上，实时对比实际监测曲线与理论计算曲线； (6) 校核并修正摩阻系数，合理确定钻柱与井眼之间的摩阻系数；根据（5)所得到的曲 线，对比分析实钻监测曲线和理论监测曲线中的位置，对应于不同井深处，实际下钻工况下 的摩阻系数均可反演推算出；同时，起钻工况和旋转钻进工况都可用类似的方法反演推算 出全井的摩阻系数。
[0007] 上述步骤还包括： (7) 预测下部待钻井段的扭矩值、摩阻值和大钩载荷变化曲线，制定相应技术措施。
[0008] 上述方案中所述的建立大位移井摩阻扭矩力学综合模型是综合W下各井段钻柱 分析模型基础上建立的，包括：.1直井段钻杆段，忽略钻柱刚度的影响建立大位移井软杆 模型；望造斜段采用刚杆模型；I稳斜段采用软杆模型；;罢加重钻杆段，忽略钻柱刚度的 影响建立大位移井刚杆模型；宣下部钻具组合段建立连续梁模型。
[000引本发明的优点是： 为钻大位移井提供了摩阻扭矩实时监测方法，和传统的摩阻扭矩预测分析相比较，此 方法拓宽了摩阻扭矩的应用范围。在钻进过程中，通过实时监测记录大钩钩载和旋转钻进 扭矩，和预测值进行对比分析，可W实现对井眼清洁程度、井眼质量、钻井参数、底部钻具组 合、钻井液性能、减摩降扭工具的使用等的响应分析。为保证大位移井安全施工提供了最直 接的依据，从而为摩阻扭矩的用途注入了新的工程意义，可W为同区块井的后续施工提供 经验摩阻系数。
【附图说明】
[0010] 图1大位移井摩阻扭矩分析模型图 图2某大位移井二开摩阻路线图，其中： CSG0. 100P册.lOTrip in套管内摩阻系数0. 10,裸眼摩阻系数0. 10,下钻大钩载 荷，kN ; CSG0. 150P册.20Trip in套管内摩阻系数0. 15,裸眼摩阻系数0. 20,下钻大钩载 荷，kN ; CSG0. 250P册.30Trip in套管内摩阻系数0. 25,裸眼摩阻系数0. 30,下钻大钩载 荷，kN ; CSG0. 300P册.35Trip in套管内摩阻系数0. 30,裸眼摩阻系数0. 35,下钻大钩载 荷，kN ; CSG0. loop册.lOTrip Out -套管内摩阻系数0. 10,裸眼摩阻系数0. 10,起钻大钩载 荷，kN ; CSG0. 150P册.20Trip Out -套管内摩阻系数0. 15,裸眼摩阻系数0. 20,起钻大钩载 荷，kN ; CSG0. 250P册.30Trip Out -套管内摩阻系数0. 25,裸眼摩阻系数0. 30,起钻大钩载 荷，kN ; CSGO. 300P册.35Trip Out -套管内摩阻系数0. 30,裸眼摩阻系数0. 35,起钻大钩载 荷，kN ; Rotate Off Bottom Hook Load---提离井底大钩载荷，kN。
[0011] 图3某大位移井二开扭矩路线图，其中： CSG0. 100P册.10---套管内摩阻系数0. 10,裸眼摩阻系数0. 10,旋转钻进地面扭矩， N. m ； CSGO. loop册.15---套管内摩阻系数0. 10,裸眼摩阻系数0. 15,旋转钻进地面扭矩， N. m ； CSGO. 150P册.20---套管内摩阻系数0. 15,裸眼摩阻系数0. 20,旋转钻进地面扭矩， N. m ； CSGO. 200P册.25---套管内摩阻系数0. 20,裸眼摩阻系数0. 25,旋转钻进地面扭矩， N. m ； CSGO. 250P册.30---套管内摩阻系数0. 25,裸眼摩阻系数0. 30,旋转钻进地面扭矩， N. m ； CSGO. 300P册.35---套管内摩阻系数0. 30,裸眼摩阻系数0. 35,旋转钻进地面扭矩， N. m ； 图4某大位移井二开摩阻实时监测图，其中： Ac1:ual Tripping In Hook Load---实钻下钻大钩载荷，kN ; Ac1:ual Tripping Out Hook Load---实钻起钻大钩载荷，kN ; Ac1:ual Rotate Off Hook Load---实钻提离井底大钩载荷，kN。
[0012] 图5某大位移井二开扭矩实时监测图，其中： A